1 新疆医科大学医学工程技术学院, 新疆 乌鲁木齐 830011
2 重庆理工大学理学院, 重庆 400054
3 贵州民族大学机械电子工程学院, 贵州 贵阳 550025
基于垂直腔面发射激光器(VCSELs)的自旋反转模型(SFM),理论研究了连续可变偏振光注入VCSEL所产生的偏振开关及双稳特性。研究结果表明,在合适的注入参数设置下,通过连续正向扫描和反向扫描注入光偏振角,VCSEL的偏振分量可产生由偏振角度诱导产生的偏振开关(PS)及偏振双稳(PB)效应,且正反向PS点位置随扫描周期的变化而发生偏移,进而导致PB区域宽度发生改变。当注入强度一定时,正反向PS点位置随扫描周期的增大呈现相反的变化趋势,且更小的扫描周期和更大的频率失谐均有助于增加PB区域的宽度;对于频率失谐给定的情形,注入光强度的变化对PS和PB宽度也有着较大的影响,较小的注入强度及扫描周期更易于PB宽度的扩展。当给定注入强度和频率失谐时,正反向PS点所对应的偏振角度随偏置电流的增强均呈现近似增大的趋势,而PB区域宽度则表现出较大的起伏,且扫描周期越大,对应的PB宽度越小。此外,自旋反转速率也会影响VCSEL输出偏振分量的PS和PB特性,当注入参数一定时,较小的自旋反转速率更易于产生较大的PB宽度。
激光器 半导体激光器 可变偏振光注入 偏振开关 偏振双稳 垂直腔面发射激光器
1 西南大学 物理科学与技术学院, 重庆 400715
2 中国科学院半导体研究所 半导体材料重点实验室, 北京 100083
实验研究了一种由一个分布反馈半导体激光器、一个相位控制部分和一个半导体光放大器组成的三段式单片集成半导体激光器的动力学特性. 采用常规的动力学分析方法, 对不同相位控制电流下激光器输出的光谱、时间序列、相图及功率谱进行了分析, 考察了其进入混沌的路径及阵发混沌的特性。研究结果表明, 在适当的运行参数下, 单片集成半导体激光器可呈现混沌态与稳定态随机交替出现的阵发混沌状态输出.在固定分布反馈半导体激光器电流和半导体光放大器电流不变的情况下, 连续地增大相位区的电流IP, 单片集成半导体激光器将先后经历稳定态、单周期态、阵发混沌态, 最后再回到稳定态的过程.在确定了激光器处于阵发混沌态时相位区电流IP的取值范围之后, 进一步的分析结果表明, 随着相位区电流IP的增加, 平均层流时间先减小, 达到一个极小值后再迅速增大.
非线性光学 激光物理 实验研究 单片集成半导体激光器 阵发混沌 动力学态 平均层流时间 Nonlinear optics Laser physics Experimental investigation Monolithically integrated semiconductor laser Intermittent chaos Dynamical state Average laminar time
1 西南大学 物理科学与技术学院, 重庆 400715
2 台湾大学 光子学与光电子学研究院, 台北 10617
实验研究了弱谐振腔法布里-珀罗激光器在受到光注入扰动时的非线性动力学特性．通过测定“－3模”、“0模”、“13模”三个纵模输出的时间序列, 功率谱和光谱分布, 对其非线性动力学状态进行了判定．研究结果表明: 引入光注入后, 通过改变注入强度及频率失谐, 这三个纵模均可呈现出四波混频、单周期态、准周期态、混沌态以及稳定的光注入锁定态等非线性动力学特性, 其动力学演化路径为经准周期分岔进入混沌态．此外, 为实现对动力学状态的精确控制, 绘制了这三个纵模在光注入强度0 μW到450 μW和频率失谐－16 GHz到16 GHz构成的参量空间的动力学状态分布图．结果显示: “0模”与“13模”在正、负频率失谐均可观察到混沌区域, 而“－3模”在负频率失谐没有出现混沌区域; “0模”存在两个分离的稳定的光注入锁定态区, 而在“－3模”和“13模”仅观测到一个稳定的光注入锁定态区.
弱谐振腔 法布里-珀罗 激光器 光注入 非线性动力学 混沌 Weak-resonant-cavity Fabry-Perot Laser diode Optical injection Nonlinear dynamics Chaos
西南大学 物理科学与技术学院, 重庆 400715
将两个法布里-珀罗干涉仪作为双外腔构成双滤波反馈半导体激光器，获取低延时特征混沌信号，理论研究了反馈时间、反馈强度、滤波器带宽以及滤波器中心频率与激光器中心频率之间的频率失谐对双滤波反馈半导体激光器混沌输出延时特征的影响.研究结果表明：当两个腔的反馈延迟时间之差约等于激光器弛豫振荡周期的一半时，输出混沌信号的延时特征抑制效果相对较好.在此基础上，通过合理选择反馈强度、滤波器带宽、滤波器中心频率与激光器中心频率之间的频率失谐，双滤波反馈半导体激光器输出混沌信号的延时特征被进一步抑制.最后，绘制混沌延时特征在滤波器带宽和频率失谐构成的参量空间的分布图，确定获取低延时特征的混沌信号所需的反馈参量范围.
半导体激光器 非线性光学 数值仿真 双滤波光反馈 混沌 延时特征 Semiconductor lasers Nonlinear optics Numerical simulation Double filtered optical feedback Chaos Time-delay signature 光子学报
2016, 45(10): 1014003
Author Affiliations
Abstract
School of Physical Science and Technology, Southwest University, Chongqing 400715, China
Through employing permutation entropy and the self-correlation function, the time-delay signature (TDS) of a vertical-cavity surface-emitting laser (VCSEL) with variable-polarization filtered optical feedback (VPFOF) is evaluated theoretically. The work shows that the feedback rate η, polarizer angle θp, and filter bandwidth Λ have an obvious influence on the TDS. The evolution maps of the TDS in parameter space (η,Λ) and (η,θp) are simulated for searching the chaos with weak TDS. Furthermore, compared with a VCSEL with polarization-preserved filtered optical feedback and a VCSEL with variable-polarization mirror optical feedback, this VPFOF–VCSEL shows superiority in TDS suppression.
140.1540 Chaos 140.7260 Vertical cavity surface emitting lasers Chinese Optics Letters
2015, 13(9): 091401
